29 mar 2020

Ir a contenido

AVANCES DE CIENCIA

El afán de Einstein por poner sus teorías "al acance de todo el mundo"

En cuanto acabó de formular su teoría de la relatividad general, el físico alemán no tardó en empezar a escribir un libro de divulgación para explicar sus hallazgos

El historiador de la ciencia Xavier Roqué relata la importancia de este proceso como prólogo a una nueva edición de la obra de Einstein

Xavier Roqué

El afán de Einstein por poner sus teorías "al acance de todo el mundo"

Fragmento de "Albert Einstein. La relativitat a l'abast de tothom", edición y traducción de Xavier Roqué (Obrador Edèndum, 2018).

Selección a cargo de Valentina Raffio.

Lea aquí los otros Avances de Ciencia de El Periódico.

[Fragmento disponible en catalán]

CENT ANYS DE RELATIVITAT

L’any 1917 un físic nominat al premi Nobel publicà un llibre extraordinari, ple d’idees lluminoses sobre l’espai, el temps i l’univers. La relativitat a l’abast de tothom era la primera exposició accessible d’una teoria revolucionària que avui, cent anys després, constitueix una part essencial del nostre coneixement del món físic. Albert EINSTEIN (1879–1955) no era encara una celebritat mundial i Europa estava sumida en una gran guerra. Una dècada de treball i discussió amb amics i col·legues havien culminat a Berlín amb la formulació de la relativitat general, i immediatament decidí escriure un llibre per explicar la teoria a tothom, «perquè si no ho faig no l’entendran, tan senzilla com és en el fons». Les paraules que adreçà al seu amic i confident intel·lectual, Michele Besso (1873–1955), no amagaven cap ironia. La relativitat es basa en raonaments sensibles, lligats a la percepció comuna del moviment i la gravetat. Podem percebre el moviment uniforme? Com experimenta el pes una persona que cau? Reflexionar sobre aquestes preguntes simples fou el primer pas per capgirar tot allò que havíem après o crèiem saber sobre la llum i l’univers.

"Una dècada de treball i discussió amb amics i col·legues havien culminat a Berlín amb la formulació de la relativitat general, i immediatament decidí escriure un llibre per explicar la teoria a tothom"

Xavier Roqué

"Albert Einstein. La relativitat a l'abast de tothom" (Obrador Edèndum, 2018)

Educat en una cultura centreeuropea de parla alemanya que valorava la formació integral i continuada de l’individu (Bildung) i no fomentava la diferenciació entre ciència i humanitats, Einstein concebia l’exposició de les seves idees com un deure intel·lectual i social. De fet, no era la primera vegada que presentava la relativitat a públics no experts: ja havia escrit articles sobre la teoria per a publicacions periòdiques, una enciclopèdia, i un diari alemany de gran tirada. Aquests treballs de divulgació responien a una concepció àmplia de l’educació científica, expressada amb encert en un text del 1931: «L’escola hauria de tenir sempre com a objectiu que el jove en surti amb una personalitat harmoniosa, i no com un especialista. Crec que, en un cert sentit, això és aplicable fins i tot a les escoles tècniques, els alumnes de les quals es dedicaran a una professió molt definida. El desenvolupament de la capacitat general de pensar i de tenir un criteri independent hauria d’ésser sempre l’objectiu primari, i no pas l’adquisició de coneixements especialitzats». El camí cap a la relativitat és transitable per a aquells que no dominen la física o les matemàtiques perquè la teoria no brolla només de la física, ni desemboca només en ella: brolla i desemboca també en la filosofia, la literatura o la tecnologia.

A les motivacions culturals i educatives d’Einstein per difondre la relativitat, hem d’afegir la seva forma de raonar, consistent a examinar les qüestions més complexes amb la màxima ingenuïtat, a qüestionar els fonaments aparentment més sòlids, i a revisar meticulosament els procediments de construcció dels conceptes de la física. La relativitat a l’abast de tothom conté un relat personal i immediat sobre el procés de creació científica, en què les idees apareixen «en l’ordre i el context en què foren concebudes» (Pròleg). Einstein havia elogiat els autors capaços de permetre al lector «experimentar el plaer de la recerca i del descobriment, el curs viu del pensament, comprendre amb claredat les circumstàncies que determinaren la tria d’un camí abans que cap altre», i en un text gairebé simultani amb la publicació del llibre insistiria a dur el lector «pel camí indirecte i aspre que jo mateix he recorregut, perquè és la meva única esperança que el resultat final pugui interessar-li». La comunicació de la relativitat succeeix la creació de la teoria sense solució de continuïtat, tant pel que fa a la seqüència temporal com conceptual del pensament.

Les idees d’Einstein han cristal·litzat i s’expressen en forma d’intuïcions felices («una persona que cau no sent el pes»), que afloren tant en els seus treballs científics com en els seus tex tos de divulgació. La relativitat a l’abast de tothom convida el lector pacient a seguir l’autor en un camí de descobriment i emoció intel·lectual.

La relativitat a l’abast de tothom» convida el lector pacient a seguir l’autor en un camí de descobriment i emoció intel·lectual"

Xavier Roqué

"Albert Einstein. La relativitat a l'abast de tothom" (Obrador Edèndum, 2018)

«L’espai i el temps han estat del tot aniquilats»

La primera part del llibre està dedicada a l’anomenada relativitat especial, que tracta dels efectes del moviment uniforme sobre les lleis de la física. No és una qüestió abstracta o d’interès merament teòric. El debat sobre el moviment de la Terra va confrontar els filòsofs naturals del Renaixement amb un problema de percepció física: si la Terra gira al voltant del Sol, ¿per què no en percebem el moviment? Al Diàleg sobre els dos màxims sistemes del món, ptolemaic i copernicà (1632), Galileu Galilei (1564–1642) va dissoldre la qüestió amb un primer argument relativista. En el seu cas imaginari, els filòsofs tancats a l’interior d’una nau que es mou en línia recta a velocitat constant, no poden constatar el moviment mitjançant l’observació dels fenòmens que tenen lloc al seu voltant, perquè tot s’esdevé com si la nau estigués en repòs: «Si el moviment és uniforme i no fluctua d’ací d’allà, no percebreu cap canvi en els efectes esmentats ni per cap d’ells podreu saber si la nau avança o està quieta». Que no puguem percebre el moviment de la nau Terra no significa que no es mogui, sinó tan sols que no podem distingir el repòs del moviment uniforme. Einstein exposa a les primeres seccions del llibre aquest prin cipi de relativitat de la mecànica, fent referència al moviment d’un tren, en lloc d’una nau. La recerca i l’explotació de la llum, l’electricitat i el magnetisme, unificats teòricament a la segona meitat del segle XIX, qüestionà la validesa general del principi de relativitat. La llum és una pertorbació electromagnètica que es propaga per l’espai a una velocitat molt gran però finita, prop de 300.000 km per segon. Aquesta velocitat fou mesurada amb precisió alhora que una immensa xarxa de línies telegràfiques terrestres i submarines s’estenia pel planeta: més de 350.000 km de cable fins el 1900, l’any que Einstein acabà els seus estudis de física i matemàtiques a Zuric. El telègraf aniquilà el temps i l’espai i possibilità, a partir del 1884, la sincronització horària mundial i la divisió del planeta en fusos horaris. El manteniment del temps universal plantejava reptes científics i tecnològics inaudits, que el jove Einstein conegué a través de novel·les com La volta al món en vuitanta dies de Jules Verne (1873), La màquina del temps (1895) de Herbert G. Wells, o Les estrelles i la història del món. Idees sobre l’espai, el temps i l’eternitat, del jurista i astrònom amateur Felix Eberty (1812–1884), publicada anònimament a mitjan segle XIX i reeditada amb un pròleg d’Einstein el 1923. Eberty imaginà un viatger capaç de desplaçar-se per l’espai a velocitats superiors a la de la llum i d’encalçar, així, les imatges del passat: «La llum de les escenes de la Revolució científica està assolint en aquest instant un determinat punt de l’espai. Més enllà té lloc la invasió dels bàrbars, i encara més enllà Alexandre Magne segueix conquerint el món».

"El debat sobre el moviment de la Terra va confrontar els filòsofs naturals del Renaixement amb un problema de percepció física: si la Terra gira al voltant del Sol, ¿per què no en percebem el moviment?"

Xavier Roqué

"Albert Einstein. La relativitat a l'abast de tothom" (Obrador Edèndum, 2018)

Molt abans que l’abordés des de la física, doncs, la literatura va familiaritzar Einstein amb el problema de la llum, l’espai i el temps. Com afecta el moviment a la llum? La nostra experiència ens fa creure que la velocitat de la llum hauria de canviar segons que ens apropem o allunyem d’una font lluminosa, de la mateixa manera que canvia la velocitat relativa de dos cossos que s’apropen o s’allunyen entre ells. En el cas de la llum, però, la velocitat de propagació és una característica física essencial, de forma que, si el moviment l’alterés, el fenomen físic de la propagació de la llum podria revelar l’existència d’un moviment absolut, en contradicció amb el principi de relativitat. «La teoria de la relativitat», escriu Einstein, «sorgí en aquest context» (secció 7). En el seu primer treball sobre relativitat, Einstein va resoldre els problemes de «l’electrodinàmica dels cossos en moviment» de la manera més simple possible, estenent el principi de relativitat al conjunt de les lleis de la física i elevant a la categoria de principi la constància de la velocitat de la llum en el buit. Era un dels articles que sortí a la llum el 1905, l’any prodigiós en què, amb vint-i-sis anys i allunyat de la universitat, publicà una sèrie d’articles revolucionaris.

La reconciliació dels dos principis denota una gran audàcia epistemològica. Fer-los compatibles exigí la revisió dels fonaments dels conceptes d’espai i temps: «L’anàlisi dels conceptes físics d’espai i temps revelà que en realitat no hi havia cap incompatibilitat entre el principi de relativitat i la llei de propagació de la llum» (secció 7). Com determinem la posició d’un punt a l’espai? Quins procediments físics i materials hem de seguir per a fer-ho? Les primeres pàgines de La relativitat a l’abast de tothom tracten d’aquestes qüestions. Einstein trobà en la filosofia la confiança necessària per qüestionar els fonaments de la física. Com altres físics-filòsofs de la seva generació, com ara Niels Bohr (1885–1962) o Erwin Schrödinger (1887–1961), Einstein no distingia entre física i filosofia a l’hora d’abordar els problemes del coneixement, la percepció del món físic o la creació intel·lectual. La lectura de La gramàtica de la ciència de Karl Pearson (1857–1936) li ensenyà que «no podem afirmar l’existència real del temps, com tampoc la de l’espai; no són a les coses sinó al nostre mode de percebreles». En els textos d’Ernst Mach (1838–1916) aprengué que «ningú no pot afirmar res sobre el temps i l’espai absoluts, perquè són mers objectes entals, que no podem reconèixer en l’experiència».

"Einstein no distingia entre física i filosofia a l’hora d’abordar els problemes del coneixement, la percepció del món físic o la creació intel·lectual"

Xavier Roqué

"Albert Einstein. La relativitat a l'abast de tothom" (Obrador Edèndum, 2018)

Aquests i d’altres científics i filòsofs, particularment David Hume (1711–1776), el Tractat sobre la naturalesa humana del qual llegí «amb zel i admiració», dirigiren l’atenció d’Einstein vers la formació dels conceptes, el significat de les convencions, o la funció dels principis formals en ciència. Com ell mateix va reconèixer, si s’hagués limitat a estudiar física difícilment hauria creat la relativitat: «És molt probable que sense aquests estudis filosòfics mai no hagués trobat la solució».